Em condições nas quais não há infra-estrutura desenvolvida de redes de comunicação, o uso de recursos de rádio para transmissão de dados é muitas vezes a única opção razoável para organizar a comunicação. Uma rede de transmissão de dados usando modems de rádio pode ser rapidamente implantada em quase qualquer região geográfica. Dependendo dos transceptores e antenas usados, essa rede pode atender seus assinantes em uma área com um raio de unidades a dezenas ou mesmo centenas de quilômetros. Os modems de rádio são de grande valor prático onde é necessário transferir pequenas quantidades de informação (documentos, certificados, questionários, telemetria, respostas a consultas a bases de dados, etc.). Principalmente se for necessário garantir o tempo de reação (resposta) do dispositivo remoto.
Os modems de rádio são freqüentemente chamados de controladores de pacote (TNC - Terminal Node Controller) porque incluem um controlador especializado que implementa as funções de troca de dados com um computador, controlando procedimentos de formatação de quadro e acessando um canal de rádio comum de acordo com o protocolo de acesso múltiplo implementado. Esses modems de rádio são muito parecidos com modems inteligentes para circuitos de telefone PSTN. Sua principal diferença é que os modems de rádio são projetados para funcionar em um único canal de rádio com muitos usuários (em um canal de acesso múltiplo), e não em um canal ponto a ponto.
Os algoritmos para a operação de redes de pacotes de rádio são regulamentados pela Recomendação AX.25.
Padrão AX.25
A recomendação AX.25 estabelece um protocolo de troca de pacotes unificado, ou seja, a ordem de troca de dados, obrigatória para todos os usuários de redes de pacotes de rádio. O padrão AX.25 é uma versão do padrão X.25 revisado especialmente para redes de pacotes de rádio.
Uma característica das redes de pacote de rádio é que o mesmo canal de rádio é usado para transmissão de dados por todos os usuários da rede no modo de acesso múltiplo. O protocolo de troca AX.25 fornece acesso múltiplo ao canal de comunicação com controle de ocupado. Todos os usuários (assinantes) da rede são considerados iguais. Antes de iniciar a transmissão, o rádio modem verifica se o canal está livre ou não. Se o canal estiver ocupado, a transmissão de seus dados pelo modem de rádio é adiada até que fique livre. Se o modem de rádio encontrar o canal livre, ele imediatamente começa a transmitir suas informações. É óbvio que no mesmo momento qualquer outro usuário da rede de rádio dada pode começar a transmitir. Neste caso, ocorre a sobreposição (conflito) dos sinais dos dois modems de rádio, resultando em grande probabilidade de seus dados serem seriamente distorcidos sob a influência de interferência de interferência. O modem de rádio transmissor aprende sobre isso depois de receber uma confirmação negativa do pacote de dados transmitidos do modem de rádio receptor ou como resultado de exceder o tempo limite. Em tal situação, ele será obrigado a repetir a transmissão deste pacote de acordo com o algoritmo já descrito. Como a pausa antes da próxima tentativa de comunicação é definida aleatoriamente para cada dispositivo, a probabilidade de que na próxima vez que os modems comecem a transmitir ao mesmo tempo é extremamente baixa.
Na comunicação de pacotes, as informações no canal são transmitidas na forma de blocos separados - quadros. Basicamente, seu formato corresponde ao formato de quadro do conhecido protocolo HDLC, mas há diferenças, que são discutidas a seguir.
Formato de quadro
| BANDEIRA | ADRES | CONT | CRC-16 | BANDEIRA |
| 011111110 | 14-70 bytes | 1 byte | 2 bytes | 011111110 |
| BANDEIRA | ADRES | CONT | INFORMAR | CRC-16 | BANDEIRA |
| 011111110 | 14-70 bytes | 1 byte | até 256 bytes | 2 bytes | 011111110 |
O início e o fim do quadro são marcados com sinalizadores FLAG, ou seja, combinações do formulário "011111110", o que torna mais fácil receber um quadro contra o fundo de interferência. O campo de endereço ADRES contém os endereços do remetente, do destinatário e das estações retransmissoras, se houver. O tamanho do campo de endereço pode ser de 14 a 70 bytes.
O campo de controle CONT define o tipo de quadro: informativo ou de serviço. Os frames de serviço, por sua vez, podem ser subdivididos em supervisórios e não numerados. Os quadros de supervisor servem para reconhecer o recebimento de quadros interferentes ou para solicitar a retransmissão de quadros corrompidos. Os frames não numerados são destinados ao estabelecimento de uma conexão lógica e nos casos de controle de troca na rede.
O comprimento do campo de informação INFORM, que é um pacote da camada de rede, em redes de rádio de pacote geralmente não excede várias centenas de bytes. Um aumento no comprimento do campo de informação leva a um aumento na probabilidade de ser atingido por interferência e um aumento no tempo de espera para transmissão de pacotes por outros usuários.
Na implementação da (terceira) camada de rede do protocolo AX.25, é utilizado o campo de definição do protocolo, que atua como parte do campo de informação e é opcional.
O campo de verificação de quadro (CRC-16) é projetado para detectar erros no quadro durante sua transmissão.
Campo de endereço pode conter de dois a dez endereços lógicos. O caso mais simples é um campo de endereço de dois endereços (dois usuários). Se os usuários estiverem fora do alcance, eles podem usar modems de rádio de outros usuários da rede como repetidores. Pode haver até oito desses repetidores para um canal lógico. Os endereços do repetidor também estão presentes no campo de endereço do quadro. Portanto, o campo de endereço é dividido em três subcampos: destinatário, remetente e retransmissão. O formato do campo de endereço é o seguinte:
Os endereços inseridos nele podem ter até seis caracteres. Se o endereço tiver menos de seis caracteres, ele será preenchido com o número apropriado de espaços.
Após o endereço em cada subcampo, há um identificador SSID (identificador de estação secundária) de usuário secundário (assinante). É um número de 0 a 15. Determina o nível de serviço deste usuário, por exemplo, que ele tenha várias estações de comunicação por rádio em pacotes operando em bandas diferentes, suporta as funções de eletrônica caixa de correio BBS, ou é um nó de rede - um relé NET / ROM. Um usuário normal trabalha sem um identificador secundário ou com um identificador igual a 1. O BBS e o identificador de gateway podem ser iguais a valores de 2 a 9. Quando o quadro passa pelo nó NET / ROM, o identificador secundário recebe valores De 10 a 15, dependendo se por quantas estações nodais ele passou.
O valor do identificador na forma binária ocupa quatro bits - do segundo ao quinto no byte após cada endereço. O primeiro bit deste byte é usado como o final do campo de endereço. Se for igual a um, então este é o sinal da última curva do campo de endereço. Não há uma finalidade específica para o sexto e sétimo bits do byte em questão, e eles podem ser usados em redes separadas a critério de seus usuários ou do administrador da rede, se houver.
O oitavo bit no último byte do subcampo emissor e receptor é sempre definido como zero. No subcampo repetidor, é definido como um se o quadro passou pelo repetidor e como zero se não. A configuração do bit repetidor é necessária para que os repetidores localizados na zona de visibilidade de rádio um do outro sigam a seqüência de transmissão de quadros por si próprios e realizem este procedimento estritamente na ordem indicada pelo remetente do quadro.
Campo de controle contém informações sobre o tipo de quadro, que é usado para determinar o propósito da mensagem. O protocolo AX.25 utiliza três tipos principais de frames: I - informativos, contendo informações de um usuário ou de um processo de aplicação; S - supervisão (serviço), confirmando a correta recepção do frame ou contendo um pedido de emissão do próximo frame de informação; U - Quadros não numerados que controlam as solicitações de conexão e desconexão.
Além disso, o campo de controle contém o número do quadro que o modem de rádio do correspondente receptor espera receber. Para retransmissão de quadros corrompidos, são usados mecanismos GBN e SR ARQ.
Campo de informação quadro contém um pacote de informações de até 256 bytes. Ao transmitir informações de texto no modo terminal, o campo de informações é uma sequência de caracteres do usuário, que, quando recebidos, são exibidos na tela do computador do correspondente.
Às vezes, o primeiro byte do campo de informações atua como um identificador de subcampo independente do protocolo. Isso ocorre quando se utiliza a camada de rede (terceira) do protocolo AX.25 quando o pacote passa pelas estações NET / ROM.
Campo de controle de quadros, como em outros protocolos, serve para verificar a exatidão da transferência de dados. A formação do campo de controle do quadro ocorre quando se usa o polinômio gerador CRC-1 b ^ x ^ = - c + x + x +1 de acordo com o algoritmo dado na Recomendação ISO 3309, semelhante às regras para a formação do campo de controle do quadro dos protocolos HDLC e V.42. Na recepção, o campo de controle também é calculado e comparado com o valor recebido. Se as sequências de controle não corresponderem, a retransmissão do quadro será solicitada.
Implementação física de modems de rádio
Uma estação de comunicação de pacote típica inclui um computador (geralmente um tipo de notebook portátil), um modem de rádio (TNC), um transceptor VHF ou HF (estação de rádio).
Os modems de rádio intergais modernos são feitos em um único invólucro contendo um controlador de porta, um controlador de controle de transmissor, um transceptor especializado com um curto tempo de comutação de recepção / transmissão.
O computador interage com o modem de rádio por meio de uma das interfaces DTE-DCE conhecidas. A interface serial RS-232 quase sempre é usada.
Os dados transmitidos do computador para o modem de rádio podem ser um comando ou informação destinada à transmissão por um canal de rádio. No primeiro caso, o comando é decodificado e executado, no segundo, um quadro é formado de acordo com o protocolo AX.25. Antes da transmissão direta do quadro, sua sequência de bits é codificada com um código de linha sem retornar a zero NRZ-I (Não Retorno a Zeroln-verted). De acordo com a regra de codificação NRZ-I, a queda camada física O sinal ocorre quando zero ocorre na sequência de dados original.
Um diagrama de tempo explicando o processo de codificação NRZ-I é mostrado na figura a seguir:
Um modem de pacote de rádio é uma combinação de dois dispositivos: o modem real e o controlador TNC real. O controlador e o modem são interconectados por quatro 
linhas: TxD - para transmitir frames no código NRZ-I, RxD - para receber frames do modem também no código NRZ-I, PTT - para enviar o sinal de ativação do modulador e DCD - para enviar o sinal de canal ocupado do modem para o controlador. Normalmente, o modem e o controlador de pacote são projetados no mesmo invólucro. Esta é a razão pela qual os rádios de pacote são chamados de TNCs.
Antes de transmitir o quadro, o controlador liga o modem usando um sinal na linha PTT e envia um quadro no código NRZ-I pela linha TxD. O modem modula a seqüência recebida de acordo com o método de modulação adotado. O sinal modulado da saída do modulador é alimentado para a entrada MIC do transmissor.
Quando os quadros são recebidos, a portadora modulada por uma sequência de pulsos é alimentada da saída EAR do receptor da estação de rádio para a entrada do demodulador. A partir do demodulador, o quadro recebido na forma de uma sequência de pulsos no código NRZ-I entra no controlador do modem de pacote de rádio.
Simultaneamente ao aparecimento de um sinal no canal, um detector especial é acionado no modem, o que gera um sinal de canal ocupado em sua saída. O sinal PTT, além de ligar o modulador, também desempenha a função de chavear a potência de transmissão. Geralmente é implementado por meio de uma chave de transistor que muda o transceptor do modo de recepção para o modo de transmissão.
Na comunicação de pacote de rádio baseada em estações de rádio típicas, dois métodos de modulação são usados para ondas curtas e ultracurtas. O KB usa modulação de banda lateral única para formar o canal de frequência de voz no canal de rádio. Para transmissão de dados, a modulação de frequência da subportadora é usada na faixa de frequência do canal telefônico de 0,3 a 3,4 kHz. O valor da frequência da subportadora pode ser diferente e o espaçamento da frequência é sempre 200 Hz.
Este modo fornece uma taxa de transmissão de 300 bps. Na Europa, a frequência comumente usada é 1850 Hz para "0" e 1650 Hz para "1".
Na faixa de KB, eles geralmente operam a uma velocidade de 1200 bit / s ao usar a modulação de frequência com um espaçamento de subportadoras de 1000 Hz. Presume-se que "0" corresponde a uma frequência de 1200 Hz e "1" - 2200 Hz. Menos comumente, na faixa de VHF, a modulação de fase relativa (OFM) é usada. Nesse caso, taxas de transmissão de 2400, 4800 e às vezes 9600 e 19200 bps são alcançadas.
Como exemplo, a tabela a seguir mostra características comparativas alguns modems de pacote de rádio disponíveis comercialmente.
| Característica | RC-88 | RK-900 | DSP-2232 | PILHA | ATMA |
| Taxa de transferência, Kbps | 0,3,0,6,1.2, 2,4, 4,8. 9,6 | 0,3-19,2 | 0,3-19,2 | 1,2 | 2,4 |
| Tamanho da ROM, Kbit | 32 | 256 | 384 | ||
| RAM, Kbit | 64 | 64 | |||
| Nível de saída, mV | 5300 | 5-100 | 5-100 | ||
| Peso, kg | 1,1 | 2,84 | 1,7 | 4,5 | 1,5 |
| Dimensões, mm | 191x152x38 | 300x305x89 | 305x249x74 | 330x270x90 | 220x270x45 |
10,4. Aplicação de modems de rádio
Para usar o modem de rádio com sucesso, você deve ter o correto
Aplicação de modems de rádio
Para usar o modem de rádio com êxito, ele deve estar conectado corretamente ao computador, por um lado, e à estação de rádio, por outro.
Para conectar um modem de rádio a um computador ao usar a interface serial RS-232, você deve prestar atenção à correção (uniformidade) de definir os parâmetros de troca entre o computador e o modem de rádio: velocidade, tamanho do símbolo de informação (7 ou 8 bits ), paridade (par - bit par, ímpar - ímpar, marca é sempre 1, espaço é sempre 0) e o número de bits de parada (1, 1,5 ou 2). Esses parâmetros em modems de rádio são definidos por chaves DIP, com menos frequência por jumpers ou por software.
Muitos modelos modernos de modems de rádio implementam configuração automática na velocidade necessária de troca com o computador. Preste atenção especial ao protocolo de controle de fluxo usado: hardware ou software. Nesse caso, cada um dos protocolos deve corresponder ao seu próprio cabo de conexão com a pinagem correspondente.
Um modem de rádio com controlador integrado é um dispositivo inteligente. Ele executa várias funções e possui seu próprio sistema de comando. Por este motivo, não é necessário conectar-se a ele Computador pessoal, no caso mais simples, um terminal é suficiente. O computador é mais conveniente porque permite que você grave as informações recebidas na memória, prepare os dados para transmissão e execute uma série de outras funções de serviço.
Para trabalhando juntos rádio modem e computador, este último deve ser comutado para o modo terminal usando qualquer um dos programas de terminal disponíveis. Esses programas existem para todos os tipos de computadores. Os programas de terminal mais famosos para computadores compatíveis com IBM PC são TELIX, PROCOMM, MTE, QMODEM, etc. Você pode usar qualquer um deles. Existem também programas de terminal especializados para comunicação em lote, por exemplo, PC-Pacratt para Windows, Mac-RATT para computadores Macintosh, COM-Pacratt para computadores Commodore. Além disso, programas para a transmissão de fax em redes de pacotes de rádio foram desenvolvidos e estão disponíveis comercialmente. Estes são AEA-FAX, AEA WeFAX e vários outros. Os modems de rádio vendidos, via de regra, são complementados com um disquete com um programa de terminal.
Um fator limitante no uso de todo o espectro de software desenvolvido para modems convencionais para modems de rádio é o sistema de comando de controle do modem de rádio, que é diferente do conjunto de comandos AT.
Uma única receita para conectar modems de rádio e estações de rádio tipos diferentes não, não pode ser. No entanto, alguns comentários gerais podem ser feitos.
A maneira mais fácil é conectar uma estação de rádio que tenha um conector para fone de ouvido externo - um dispositivo que combina as funções de um microfone, um telefone (alto-falante) e uma chave de controle de transmissão / recepção de estação de rádio. Neste caso, a conexão é reduzida a fazer um cabo de conexão do modem de rádio para o transceptor. Neste caso, como em qualquer outro caso, é necessário estudar cuidadosamente a documentação técnica do modem rádio e da estação de rádio, especialmente no que diz respeito aos circuitos de comutação.
Se a estação de rádio não tiver um conector para um fone de ouvido externo, você terá que se recusar a usá-lo ou abrir o estojo e conectar-se diretamente ao diagrama da estação, novamente guiado pela documentação. Essa atualização de uma estação de rádio é um negócio bastante complicado e arriscado e deve ser realizado por especialistas qualificados.
Revista "Rádio" nº 12 2002
Rakovich N.N.
Vamos começar uma revisão dos ICs para transmissão / recepção de dados na banda de rádio de receptores super-regenerativos da série RRn-xxx. Estes são dispositivos funcionalmente completos (diagrama de blocos na Fig. 1), feitos com tecnologia híbrida de filme espesso. O receptor inclui: um pré-amplificador de alta frequência, um gerador de alta frequência, um circuito de parada de oscilação, um filtro de baixa frequência que não passa as oscilações do gerador de alta frequência para a saída na ausência de um sinal externo, um amplificador de baixa frequência e um comparador para gerar um sinal com níveis TTL. Ou seja, uma das variantes do circuito receptor super-regenerativo (o comparador não conta), mas apenas sem a "amarração". Um diagrama de conexão típico é simples e é mostrado na Fig. 2. Vamos observar alguns recursos do SI nesta série, que, espero, ajudem os desenvolvedores.
Arroz. 1. Diagrama de blocos de receptores super-regenerativos da série RRn-xxx
Arroz. 2. Diagrama de conexão de receptores super-regenerativos da série RRn-xxx (por exemplo, RR3-xxx)
O uso de corte a laser nos produtos RR3, RR4, RR6, RR10, RR11 possibilitou melhorar a precisão de sintonia para ± 0,2 MHz, que é 2,5 vezes melhor do que nos produtos RR1 ou RR8. O dispositivo RR4-xxx possui uma entrada de cascode e é obtido o nível mais baixo do espectro de emissão (-70 dBm). Nos casos em que é necessário um baixo consumo de energia, a Telecontrolli recomenda o uso de RR6 ou RR11 (consumo de corrente 0,5 mA e 0,3 mA, respectivamente), mas você perderá um pouco na sensibilidade. E alguma deterioração nos parâmetros do RR8 em comparação com outros ICs desta série é um pagamento por fonte de alimentação de 3V.
O último microcircuito da série RRn-xxx é o produto RR15, cujos parâmetros são os mais atraentes: precisão de sintonia - ± 75 kHz; A largura de banda de -3 dB é - ± 250 kHz, o nível do espectro de frequência emitido é -75 dBm, blindagem de metal. Apenas um "mas" - a única frequência operacional de 433 MHz.
Concluindo nossa conversa sobre este grupo de dispositivos, apresentamos alguns de seus parâmetros técnicos.
Tabela 1.
| RR3 | RR4 | RR6 | RR8 | RR10 | RR11 | RR15 | |
| Tensão de alimentação, V | 5 | 5 | 5 | 3 | 5 | 5 | 5 |
| Corrente de consumo, mA | 2,5 | 2,5 | 0,5 | 0,5 | 1,2 | 0,3 | 4 |
| Freqüência de trabalho, MHz | 200-450 | 200-450 | 200-450 | 280-450 | 200-450 | 280-450 | 433,9 |
| Precisão de ajuste, MHz | ± 0,5 | ± 0,2 | ± 0,2 | ± 0,2 | ± 0,2 | ± 0,2 | ± 75 kHz |
| 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 4,8 ÷ 9,6 kbps | |
| Sensibilidade, dBm | -105 | -105 | -95 | -90 | -102 | -95 | -102 |
| Nível de radiação, dBm | -65 | -70 | -65 | -65 | -65 | -65 | -75 |
| -25…+80 | -25…+80 | -25…+80 | -25…+80 | -25…+80 | -25…+80 | -25…+80 |
A desvantagem dos receptores de conversão direta é sua baixa seletividade, especialmente em alta intensidade de campo eletromagnético. Para obter uma melhor qualidade de recepção de rádio, são projetados os receptores super-heteródinos da série RRSx-xxx com modulação em amplitude e da série RRFx-xxx com modulação em frequência.
O diagrama de blocos do super-heteródino RRS1-xxx ÷ RRS3-xxx é mostrado na Fig. 3. O sinal da antena entra na entrada do filtro SAW e, passando pelo mixer, que também recebe o sinal do oscilador local, passa pelo filtro IF. Em seguida, um desmodulador de sinal AM e um comparador que gera um sinal digital esperam por ele. Dentre esses dispositivos, o microcircuito RRS2 apresenta maior sensibilidade e maior nível de radiação (a ausência de filtro SAW de alta frequência afeta), mas também apresenta menor custo. O filtro de entrada com pré-amplificador no dispositivo RRS3 possibilitou obter uma largura de banda estreita no mesmo nível de -3 dB e o menor nível de ruído (os principais parâmetros desses ICs são dados na Tabela 2).
Arroz. 3. Diagrama de blocos do RRS1-xxx super-heteródino ÷ RRS3-xxx
Mesa 2.
| RRS1 | RRS2 | RRS3 | RRQ2 | RRFQ1 | |
| Tensão de alimentação, V | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Corrente de consumo, mA | 3,7 ÷ 5 | 3,7 ÷ 5 | 5 | 5 | 5,5 |
| Freqüência de trabalho, MHz | 315/418/433 | 315/418/433 | 433,92 | 433,9/868,35 | 315/418/433 |
| Frequência intermediária, kHz | 500 | 500 | 500 | 10,7 MHz | 1000 |
| Taxa de transferência de dados, kHz | 3 | 3 | 3 | 4,8 kbps | A: 2,4 kbps B: 4,8 kbps C: 9,6 kbps |
| Sensibilidade, dBm | -100 | -102 | -106 | -107/-102 | -90 |
| Nível de radiação, dBm | -65 | -50 | -70 | -70 | -70 |
| Faixa de temperatura operacional, ° С | -25…+80 | -25…+80 | -25…+80 | -25…+80 | -25…+80 |
O diagrama de conexão para receptores RRS1-xxx ÷ RRS3-xxx é praticamente o mesmo que para receptores super-regenerativos.
O diagrama de blocos do receptor com modulação de frequência RRF1-xxx difere do RRSх-xxx por um filtro de entrada com um pré-amplificador e um demodulador FM em vez de AM (Fig. 4). Parâmetros - na tabela 2.
Arroz. 4. Diagrama de blocos de um receptor com modulação de frequência RRF1-xxx (a diferença de RRSх-xxx é um filtro de entrada com um pré-amplificador e demodulador FM em vez de AM)
Concluindo breve revisão receptores, vou citar mais dois: RRQ2-xxx e RRFQ1-xxx (parâmetros - na mesma tabela 2). Em ambos os receptores (com AM e FM, respectivamente), um sintetizador de frequência de fase bloqueada e um ressonador de quartzo são usados em vez de um oscilador local (o diagrama de blocos RRQ2-xxx é mostrado na Fig. 5).
Arroz. 5. Diagrama de blocos dos receptores RRQ2-xxx e RRFQ1-xxx (sintetizador de frequência de bloqueio de fase e ressonador de quartzo em vez de heroína)
A Telecontrolli fabrica transmissores (par com os receptores mencionados) tanto com modulação de amplitude (série RTx-xxx) quanto com modulação de frequência (série RTFx-xxx) (os principais parâmetros estão na Tabela 3).
Tabela 3.
Em vista da relativa simplicidade do circuito dos transmissores da série RTx-xxx e sua integridade funcional, darei apenas seus diagramas estruturais (Fig. 6 - 8). Um diagrama de conexão típico pode ser visto na Fig. 9 (usando RT4-xxx como exemplo).
Arroz. 6. Diagrama de blocos do transmissor RT4-xxx
Arroz. 7. Diagrama de blocos do transmissor RT5-xxx
Arroz. 8. Diagrama de blocos do transmissor RT6-xxx
Arroz. 9. Diagrama de fiação para transmissores da série RTx-xxx
Não consideramos os dois CIs juniores desta série (RT1 e RT2), devido à sua simplicidade e à falta de parâmetros normalizados para ruído, potência de saída e nível de tensão de entrada.
Concluindo nossa breve visão geral dos componentes Telecontrolli operando na faixa de microondas, vamos nos concentrar em dois transmissores com um oscilador de cristal embutido: RTQ1-xxx e RTFQ1-xxx. Os diagramas de blocos dos transmissores são mostrados na Fig. 10 e 11 respectivamente. Para expandir as possibilidades de redução do consumo no modo "standby", é fornecida a saída do sintetizador e a permissão de operação do amplificador de saída. O diagrama de conexão na Fig. 12
Arroz. 10. Diagrama de blocos do transmissor com oscilador de cristal integrado RTQ1-xxx
Arroz. 11. Diagrama de blocos do transmissor com oscilador de cristal embutido RTFQ1-xxx
Arroz. 12. Diagrama de conexão RTQ1-xxx
O RTFQ1 é notável por ter um desvio de frequência de ± 30 kHz (total !!! em uma frequência de operação de 433 MHz) e a precisão do ajuste de frequência é de ± 25 kHz (o valor típico é 0).
Os leitores devem ter notado que todos os exemplos são considerados para a faixa de 433 MHz. Tal deve-se ao facto de, de acordo com a Decisão n.º 64 de 01.03.2000 “Sobre a atribuição da faixa de frequências 433.050 - 434.790 MHz para estações de rádio de baixa potência”, os cidadãos e entidades empresariais da República da Bielorrússia estão autorizados “1 . ... uso secundário da banda de frequência 433,050 - 434,790 MHz por legal e indivíduos para o desenvolvimento, produção, importação do exterior e operação de estações de rádio portáteis de baixa potência (até 10 mW) com antena integrada para comunicação de voz: 3. ... O registro e obtenção de licenças para o funcionamento dessas estações de rádio é não requerido. " Esta solução, na verdade, abriu uma nova gama para uso em todas as áreas da indústria e na vida cotidiana. No entanto, a empresa fornece instrumentos para as 315 bandas; 418; 443,92; 868,35 MHz.
Familiarizados com a teoria seca e inspirados na decisão nº 64, passemos à prática: onde e como esses microcircuitos podem ser aplicados.
Já foi dito o suficiente sobre as aplicações tradicionais de proteção e segurança, incluindo sistemas automotivos e de controle remoto. Os fabricantes nacionais de tais complexos agora podem usar dispositivos Telecontrolli baratos para criar produtos competitivos. Vamos prestar atenção especial aos desenvolvedores de vários sensores de segurança: torna-se possível fabricá-los em uma versão sem fio. Até o momento, esses aparelhos, muito procurados pela facilidade de instalação, são totalmente importados.
Também é óbvio que um canal de rádio estável e barato é interessante em sistemas de monitoramento de parâmetros climáticos como um elemento de transmissão no sistema de coleta e transmissão de leituras de qualquer número de sensores geograficamente distribuídos, que podem estar localizados em estufas, estufas, incubadoras , aviários, elevadores e demais objetos do complexo agroindustrial. A principal tarefa dos sistemas desta classe é medir os parâmetros climáticos, registrar a superação dos limites definidos e controlar o equipamento correspondente.
Um exemplo notável do uso eficaz de um canal de rádio é um complexo para medir a temperatura em uma estufa (estufa, incubadora, etc.). O complexo de medição dentro de cada estufa consiste em um Registrador e o número necessário de sensores autônomos. Cada sensor independente contém um medidor de temperatura direto, controlador, transmissor e fonte de alimentação da bateria. Como medidor de temperatura, é lógico usar um termômetro digital DS1920 ou similar fabricado pela Dallas Semiconductor (ver Chip News No. 8, 2000, pp. 8-10), equipado com uma bateria embutida. Esse termômetro registra automaticamente os valores de temperatura na memória não volátil em intervalos de tempo especificados, enquanto o controlador do sensor está no modo de espera (consumo mínimo de energia). Ativa-se periodicamente, estabelece comunicação com o Registrador (receptor com alcance de até 250 m) e transmite pelo canal de rádio todas as leituras de temperatura acumuladas desde a última sessão de comunicação. Todos os sensores instalados dentro de uma estufa são verificados da mesma maneira. A transferência de dados em toda a instalação pode ser realizada por meios com fio, por exemplo, em uma rede microLAN.
As principais vantagens de tal complexo de medição são a simplicidade de implantação e as alterações de configuração (o sensor pode ser localizado em qualquer lugar), bem como a redução no custo de implantação e manutenção devido à ausência de comunicação com fio.
Claro, todo o complexo de medição na estufa pode ser construído em uma conexão com fio. Porém, há situações em que o fio não pode ser esticado: cadastro de mineiros que estão no subsolo, cadastro de movimentação de veículos, controle do serviço de patrulha.
O cadastramento de mineiros é um problema urgente devido ao fato de que o cadastramento do pessoal localizado no subsolo em situações de emergência deve ser feito de forma instantânea e confiável. No entanto, devido a condições ambientais agressivas, os meios de registro devem ser protegidos de forma confiável e o registro deve ser realizado passivamente, sem ações deliberadas do pessoal. Tais condições podem ser atendidas se os identificadores de rádio do pessoal estiverem localizados dentro da bateria da lâmpada do mineiro.
Os dispositivos Telecontrolli podem ser usados com eficácia para garantir o cumprimento das programações de transporte regular de passageiros ou carga. Essas tarefas surgem quando as empresas alugam transporte para transportar os funcionários para os locais de trabalho, quando contabilizam a produção e o controle do tempo de trabalho dos motoristas (transporte de materiais de construção, matérias-primas). Equipando os carros com identificadores eletrônicos com um canal de rádio e colocando os gravadores ao longo das rotas, você pode controlar com segurança os horários e as rotas, sem impor restrições à velocidade e ordem das rotas.
Uma solução semelhante é aplicável ao controle do serviço de patrulha e guarda, quando você precisa ter certeza de que os policiais em serviço contornam as rotas especificadas em definir tempo... Os meios de identificação via rádio permitirão resolver este problema e garantir a proteção de alta qualidade dos objetos.
Vamos resumir. O uso de microcircuitos Telecontrolli para transmissão de dados na faixa de 400-900 MHz permite não apenas reduzir o custo total do produto como um todo, mas criar sistemas originais com novas propriedades de consumo.
Os conceitos modernos e o nível de desenvolvimento da tecnologia tornam possível criar uma ampla variedade de sistemas ramificados complexos de vigilância de segurança por televisão. O principal problema técnico resolvido por um sistema de videovigilância é a transmissão de um sinal de vídeo de uma fonte (objeto de observação) para um receptor (equipamento de visualização / gravação / armazenamento). Em nosso tempo progressivo, existem muitas soluções para a questão da transmissão do sinal de vídeo, cada uma com suas próprias vantagens e desvantagens, sutilezas e composição de equipamentos.
Soluções mais populares:
1. Transmissão de um sinal de vídeo através de uma linha de cabo (a base de qualquer sistema).
- Cabo coaxial (RK, RG ..) (sinal analógico, TVI, AHD).
- Par trançado (UTP, FTP, CCI ...) (sinal analógico com transceptores, sinal digital IP).
2. Transmissão de sinal por canal de rádio. (O método não está disponível para todos por lei).
3. Transmissão de sinal via FOCL ou LAN. (Sinal digital IP).
| Transmissão do sinal de vídeo por cabo coaxial (RK, RG). | |
|---|---|
| Prós: | Desvantagens: |
| Transmite o sinal da câmera de vídeo para o receptor (gravador de vídeo) em linha reta, sem a utilização de equipamentos adicionais, pois o equipamento de transmissão e recepção inicialmente fornece exatamente esse método de transmissão de sinal. | O alcance de transmissão de um sinal confiável é limitado a 200-250m, dependendo das condições externas e dos produtos de cabo usados; Baixa imunidade a ruído do cabo. Em alguns casos, é necessário usar transformadores de isolamento e filtros especiais de ruído. |
| Transmite o sinal TVI, AHD de uma câmera de vídeo para um receptor (gravador de vídeo) diretamente, sem o uso de equipamento adicional. O método foi dominado por todos os fabricantes e se posiciona como uma forma de transferir sistemas antigos para um novo nível no formato FullHD e superior, sem substituir a linha de cabos. A imunidade ao ruído é maior do que a dos sistemas analógicos. | O alcance de transmissão de um sinal confiável é limitado a 200-250m, dependendo das condições externas e dos produtos de cabo usados. Normalmente, as câmeras de vídeo do formato TVI, AHD funcionam apenas com gravadores de seu próprio fabricante. |
Aqui estão várias maneiras de uma configuração de sistema simples usando transmissão de sinal de vídeo por cabos RK e RG.
Método analógico (o início do desenvolvimento da vigilância por vídeo)
Realiza detecção visual de violação da linha de guarda sem registro de vídeo (gravação).
Via analógica e novos formatos de transmissão TVI e AHD.
Executa detecção visual com gravação de vídeo (digitalização ou conversão de sinal, formação de arquivo). Capacidade do sistema 4, 8 ou 16 canais. O gravador de vídeo está instalado em um posto de segurança ou em outra sala com acesso limitado.
O diagrama mostra dois tipos de transceptores de par trançado: passivos e ativos. O transmissor passivo não requer alimentação, é fácil de instalar, mas o alcance de transmissão do sinal da câmera p / b é de até 600 metros, desde colorido até 400 metros. Um transmissor ativo requer energia, na maioria das vezes é combinado com um amplificador de sinal de vídeo, um corretor e um isolador, o alcance de transmissão do sinal de vídeo é visivelmente aumentado em até 2.400 metros e a imunidade ao ruído do sistema.
Para tal solução, você pode adicionar (+), o cabo UTP é mais barato do que RK ou RG por metro.
Este método não é aplicável a sistemas complexos e é usado em raras ocasiões, quando é necessário identificar crimes repetidos ou furtos. E mesmo nesses casos, a lei está do lado do infrator. Mesmo assim, o equipamento para transmitir um sinal por um canal de rádio existe e está sendo vendido com sucesso.
Você pode ler mais sobre o método de transmissão de um sinal de vídeo por um canal de rádio no artigo Vigilância por vídeo sem fio.
Abaixo estão as opções para construir um sistema de vigilância por vídeo usando câmeras IP.
Transferência de um sinal digitalizado de uma câmera de vídeo
isto a maneira mais simples formação de videovigilância em câmeras IP em uma rede estruturada de cabos. Vamos adicionar (+) à solução para ausência de qualquer interferência. O sinal de vídeo é digitalizado em uma câmera de vídeo, o que exclui a interferência em cabos de alta frequência. O software é instalado no servidor e a tarefa é comunicar-se com as câmeras, exibir informações de vídeo e salvar.
Transferência de um sinal digitalizado de gravadores
Este método é mais adequado para tradução sistema antigo videovigilância ao nível moderno no caso em que o equipamento do servidor não está satisfeito com a qualidade da gravação ou está fora de serviço. Um dispositivo "codificador" e um formador de pacote são adicionados às câmeras de vídeo analógicas.
Transmissão de um sinal digitalizado via FOCL
Com essa solução, qualquer distância não é o limite. É melhor usado em projetos complexos onde a vigilância por vídeo é formada por 150-200 câmeras. Adequado para qualquer tipo de objeto de complexidade variada em arquitetura e área. Usar a solução permite que você construa um sistema de vigilância por vídeo com o menor custo em locais distribuídos ou em locais separados onde é mais conveniente conduzir a gravação de vídeo local. Por exemplo, caixas eletrônicos, postos de gasolina, subestações de energia e transformadores, terminais de pagamento e informações.
Nos últimos anos, a tese de que tecnologia da informação têm o impacto mais direto sobre o estado e o desenvolvimento da economia, tornou-se quase universalmente reconhecido. O mundo da informática tornou-se conectado em rede há alguns anos. A infraestrutura de rede torna possível a troca rápida de dados e acesso recursos de informação, tanto local quanto globalmente. O problema russo está na fraqueza da infraestrutura de telecomunicações (especialmente em sua parte pública e civil) em comparação com a infraestrutura semelhante no Ocidente. Em muitos casos, o uso de linhas de comunicação com fio ou de fibra óptica é impossível ou economicamente impraticável. Nesta situação, uma das soluções mais eficazes para o problema de comunicação, e muitas vezes a única possível, é a utilização de redes de transmissão de dados via rádio.
As propriedades distintas das tecnologias de transmissão de dados sem fio incluem:
- Mobilidade. A incapacidade de conectar assinantes móveis é uma limitação fundamentalmente intransponível das redes a cabo. Enfermeiros, médicos, operários da linha de montagem, corretores da bolsa e operários de depósitos estão em constante movimento. Para eles tecnologia sem fio representa um canal que não bloqueia seus movimentos em uma rede cabeada, abrindo acesso a todas as informações disponíveis nesta rede.
- Possibilidade de organizar uma rede onde a colocação de cabos seja tecnicamente impossível. Por exemplo, em edifícios que são monumentos arquitetônicos.
- Capacidade de conectar assinantes remotos em rede. Se os assinantes estiverem espalhados por um vasto território escassamente povoado (ou difícil de alcançar), então, em muitos casos, é economicamente inviável instalar o cabo. Na Rússia, quase 90% do equipamento de rádio é usado para comunicação ao ar livre, a distâncias de muitos quilômetros. As redes de rádio conectam assentamentos que simplesmente não são acessíveis por linhas telefônicas. Se, no entanto, o fizerem, as centrais telefônicas não têm pressa em alugar linhas de comunicação e a qualidade da comunicação é baixa. Mas o principal é ainda diferente - a taxa de transferência dos canais telefônicos não deixa nenhuma esperança para a organização da troca de dados eficaz.
- Urgência. Comunicações confiáveis são necessárias agora, imediatamente, e estabelecer uma rede a cabo requer investimentos colossais e muito tempo. O equipamento de rádio permite que você implante uma rede em apenas algumas horas. O equipamento de rádio também pode ser usado para organizar redes temporárias. Por exemplo, exposições, campanhas eleitorais, etc.
Considere o equipamento de rádio que pode ser usado para criar redes de rádio para transmissão de dados e as tarefas que uma determinada classe de equipamento pode resolver.
O equipamento de rádio pode ser classificado de acordo com a freqüência usada. O alcance em que o equipamento opera depende de indicadores como alcance de comunicação, taxa de transferência de informações, dependência das condições meteorológicas, a necessidade de garantir "linha de visão".
1,6-30 MHz(Alcance de ondas curtas). Os sistemas que operam nesta faixa permitem a transmissão de dados e mensagens de voz em distâncias de até vários milhares de quilômetros, o que oferece uma oportunidade única de cobrir grandes áreas, incluindo aquelas com terreno montanhoso, o que é absolutamente impossível para soluções tradicionais nas bandas de VHF e microondas com um investimento proporcional. A velocidade de transmissão em sistemas HF é relativamente baixa, até 6 Kbps. Para implementar sistemas de rádio para transmissão de dados na banda HF, pode ser utilizado o complexo "Barret 923", fabricado pela Barret Communications Pty Ltd.. O complexo "Barrett 923" implementa métodos adaptativos para analisar o canal de rádio, o que permite selecionar de forma otimizada a faixa de frequência, protocolo e taxa de transferência de dados.
136-174 MHz- taxa de dados de até 19,2 Kbit / s, alcance de comunicação de até 70 km, a comunicação pode ser realizada "por trás" do ângulo e além do horizonte devido à curvatura da trajetória do feixe de rádio no solo. Os modems de rádio operando nesta faixa são usados para transferir arquivos e e-mail, permitindo que você organize acesso móvel no banco de dados. Eles são usados em redes distribuídas geograficamente, em sistemas de telemetria e telecontrole e podem ser muito úteis para organizações como polícia de trânsito, serviço de ambulância, etc. Os modems de rádio integrados que operam nesta faixa de frequência são produzidos por empresas como Pacific Crest, Maxon, Young Design, etc.
A SPC "Dateline" desenvolveu o sistema "Jaguar" para a construção de redes de pacotes de rádio para transmissão de dados, que há muito tempo é operado com sucesso pelas filiais territoriais do Sberbank da Federação Russa. O sistema Jaguar oferece alta confiabilidade na transmissão de dados, flexibilidade na gestão, capacidade de expandir facilmente a rede em distâncias de até 300 km. O complexo de hardware do sistema pode ser construído com base em uma ampla variedade de estações de rádio FM e controladores de pacote. A Dayline recomenda o uso de transceptores Uniden IMH4100 e controladores Paccom Spirit 2, que oferecem a melhor relação preço / desempenho.
400-512 MHz- taxa de transferência de dados de até 128 Kbps, alcance de comunicação de até 50 km. A linha de visão é desejável, mas a operação com sinais refletidos também é possível. Os modems de rádio síncronos de banda estreita RAN fabricados pela Wireless, Inc (anteriormente Multipoint Networks) (9,6, 19,2, 64, 128 Kbps) podem operar nesta faixa.
Os modems de rádio RAN 64 / 25.128 / 50 usam modulação 16 QAM, que permite a transmissão de dados a 64 kbps em largura de banda de 25 kHz ou 128 kbps em largura de banda de 50 kHz. Modems de rádio deste tipo são usados para construir canais ponto a ponto de alta velocidade para transmissão multiplexada de dados, voz, imagens de vídeo e outras informações. Com base nisso, também é possível organizar redes de vários nós geograficamente distribuídas. Os modems de rádio RAN também podem operar na faixa de 820-960 MHz.
Acima de 2 GHz- é possível organizar canais de transmissão de dados com velocidade superior a 2 Mbit / s, sendo obrigatória a condição de visibilidade direta entre as antenas. O equipamento de rádio Ethernet (padrão IEEE 802.11) opera nesta parte do espectro de radiofrequência. O padrão Radio-Ethernet tem dois usos principais. O primeiro deles é uma LAN sem fio dentro das paredes de um prédio ou no território da empresa, resolvendo assim o problema de "mobilidade limitada" dentro da mesma empresa (um funcionário com computador portátil mudar de uma sala para outra tem acesso à rede de qualquer lugar). A segunda aplicação do padrão Radio-Ethernet resolve o problema de conexão de assinantes grande rede transmissão de dados ou, como dizem os sinaleiros, o problema da última milha.
O rádio-Ethernet pode usar tecnologia de sinal semelhante a ruído ou tecnologia de sinal de banda larga (BSS). Os dispositivos de banda estreita emitem no ar um sinal com uma largura de espectro de 12,5-200 kHz, e a largura do espectro emitido aumenta com o aumento da taxa de transferência de informações. Os sistemas de banda estreita têm uma desvantagem muito significativa: se houver interferência na faixa de frequência de tal sistema, a qualidade da comunicação cai drasticamente. Foi essa vulnerabilidade à interferência de sistemas de banda estreita que levou ao desenvolvimento, primeiro para aplicações militares, da tecnologia de banda larga.
Os sistemas baseados em sinais semelhantes a ruído têm as seguintes vantagens:
- Imunidade a interferências
- Sem interferência com outros dispositivos (baixa intensidade do sinal)
- Confidencialidade das transmissões
- Baixo custo na produção em massa (baixa intensidade de sinal - componentes baratos de equipamentos de alta frequência)
- O sinal semelhante ao ruído permite a operação na faixa já ocupada por outros sistemas de transmissão de rádio
- Alta taxa de transferência
A ideia por trás da tecnologia de sinal de banda larga é que uma largura de banda muito maior é usada para transmitir informações do que a necessária para transmitir em um canal de banda estreita. O padrão 802.11 fornece os métodos Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) e Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) para a obtenção de sinais semelhantes a ruído.
O salto de frequência (FHSS) divide toda a banda de 2.400 MHz a 2.483,5 MHz em 79 subcanais. O receptor e o transmissor são sintonizados de forma síncrona em diferentes frequências portadoras a cada poucos milissegundos, de acordo com um algoritmo de sequência pseudo-aleatória. Apenas um receptor usando a mesma sequência pode receber a mensagem. Supõe-se que outros sistemas operando na mesma faixa de frequência usam uma sequência diferente e, portanto, praticamente não interferem uns com os outros. Para os casos em que dois transmissores tentam usar a mesma frequência ao mesmo tempo, um protocolo de resolução de colisão é fornecido no qual o transmissor tenta reenviar os dados na próxima frequência na sequência.
O método de sequência direta (DSSS) divide a banda de 2.400 MHz a 2.483,5 MHz em três amplos subcanais que podem ser usados independentemente e simultaneamente na mesma área. O princípio de operação dos sistemas DSSS é o seguinte: redundância significativa é introduzida no sinal de rádio transmitido pela transmissão de cada bit de informação simultaneamente em vários canais de freqüência. Se em algum deles (ou em vários ao mesmo tempo) houver interferência, o sistema determina o fluxo de dados correto escolhendo o maior número fluxos idênticos.
Maioria grandes fabricantes Os equipamentos de rádio Ethernet são Proxim, BreezeCom, Aironet, Cylink, Lucent Technologies, Solectek, WaveAccess. É agradável notar que nos últimos anos, desenvolvimentos domésticos também começaram a aparecer. Por exemplo, a empresa Impulse produz uma ponte Ethernet sem fio cross-8 para uma configuração ponto a ponto, que opera na faixa relativamente descarregada de 37,0-39,5 GHz, fornecendo uma velocidade de transmissão de 10 Mbit / se uma faixa de 10 km.
Por muito tempo, a transmissão de seqüência direta (DSSS) foi a tecnologia dominante no mercado russo. Porém, recentemente o mercado nacional passou a mostrar cada vez mais interesse pela ESF. A principal razão para isso é a "superpopulação do éter".
No mesmo espaço, não mais do que três redes DSSS podem coexistir sem interferir entre si. Ao tentar aumentar o número de usuários, esse uso desnecessário de éter pode se transformar em problemas. O FHSS permite que você defina para cada rede seu próprio conjunto e sequência frequências discretas... Outra característica significativa da tecnologia de salto de frequência é que toda a banda larga é dividida em 79 subcanais separados. O equipamento FHSS (por exemplo, da BreezeCom) não permite o uso de todos os 79 canais, mas qualquer número de frequências deste conjunto, até uma frequência. Em sistemas DSSS, o uso de largura de banda ampla é essencial. 
A tecnologia ShPS, além do equipamento Radio-Ethernet, é usada em modems de rádio síncronos de alta velocidade nas bandas de 2,4 e 5,7 GHz. Esses modems de rádio são usados para organizar canais de transmissão de dados de rádio síncronos de tronco duplex com taxas de até 2.048 Kbps. Os equipamentos desta classe são produzidos por empresas como Wireless, Inc (modelos RAN64ss, RAN128ss, RAN2048ss), BreezeCom (série BreezeLINK), Wave Wireless (SpeedCOM). 
A tecnologia ShPS é usada em outro produto interessante e muito útil da Wireless, Inc - o roteador de rádio WaveNet IP. Ao contrário dos dispositivos de rádio-Ethernet, este equipamento inclui um roteador IP e é especialmente projetado para organizar redes de rádio urbanas e regionais a uma distância de até 30-40 km da estação central. Além disso, o design do WaveNet IP resolve o chamado problema de cabos longos. O problema é que muitas vezes o ponto de conexão à rede local e o ponto de instalação da antena no telhado estão a uma distância suficientemente grande um do outro. O equipamento de rádio-Ethernet é geralmente interno e só pode ser usado em condições climáticas normais. Uma vez que o sinal de RF sofre atenuação significativa do cabo, isso impõe severas restrições sobre comprimento máximo cabo entre o dispositivo e a antena. O WaveNet IP possui um design externo à prova de intempéries e é instalado nas proximidades da antena, o que permite colocar a unidade de alta frequência a uma distância de até 100 m do ponto físico de entrada na rede sem perda de sinal.
Introdução
1. Visão geral analítica
1.1 Visão geral dos métodos de codificação-decodificação de informações
1.2 Análise comparativa de métodos de codificação para decodificar informações
1.3 Análise de implementação de hardware
1.4 Análise comparativa de métodos de implementação de hardware
1.5 Conclusões do Resumo da Política
2. Desenvolvimento de um diagrama estrutural
3. Síntese de um diagrama de circuito elétrico
3.1 Escolha de um processador de sinal digital
3.2 Seleção de codec
3.3 Selecionando o driver de interface RS-232
3.4 Seleção de memória de apagamento de UV
3.5 Seleção de elementos de circuito auxiliar
4. Desenvolvimento do algoritmo do programa
4.1 Bloco de inicialização
4.2 Interface de recepção / transmissão
5. Desenvolvimento Programas
6. Estudo de viabilidade
7. Proteção do trabalho
Aplicativo
Introdução
A necessidade de receber e transmitir informações sempre preocupou a humanidade. Em um moderno, agitado tecnologia de computador mundo, este é o mais difundido. A capacidade de conectar vários computadores à distância, permitindo que você conecte seus e-mails. fio, e acesso aos seus dados, adicionou uma etapa qualitativamente nova para o uso de oportunidades computadores modernos... Essa conexão é chamada de rede local. Também depois disso, o conceito apareceu rede global, enquanto os computadores podem não estar por perto, mas digamos que em cidades diferentes. Esta conexão usa um dispositivo especial denominado "modem". Nesse caso, a comunicação é fornecida por meio de uma linha telefônica.
Modem é a abreviação de MODULATOR - DEModulator.
Também existe uma maneira de receber e transmitir informações entre computadores por meio de um canal de rádio. Neste caso, um dispositivo de modulação / demodulação (modem) também é usado. Ao mesmo tempo, um dispositivo separado também é usado com um computador e um modem - uma unidade para receber e transmitir informações por um canal de rádio. Este é um dispositivo bastante complicado e todos os usuários de computador, é claro, não podem comprá-lo. Mas esta combinação de meios técnicos é muito eficaz na comunicação entre dois objetos localizados a uma distância muito grande e não têm acesso à linha telefônica. Por exemplo, pode ser um navio em uma viagem e um porto doméstico transmitindo informações de um satélite sobre uma tempestade iminente.
Obviamente, o modem neste caso será diferente em função do modem que trabalha com uma linha telefônica. Porque não existe o conceito de discagem para um assinante, a comunicação duplex também não é permitida aqui. Em princípio, as funções de discagem e outras são assumidas pela unidade para receber e transmitir informações pelo canal de rádio. O modem espera apenas receber o sinal, demodula-o, formando um código digital, e o transmite para o computador. Durante a transmissão, o modem recebe um código digital, modula-o, converte-o em um sinal analógico e o transmite para a unidade de transmissão de informações por meio de um canal de rádio.
Hoje em dia, a tecnologia para a produção de circuitos integrados, microcontroladores, etc. está muito ligado alto nível, está em constante aperfeiçoamento e inventa todos os novos tipos de microchips. Um desses microchip é o DSP - processador de sinal digital. É ideal para processamento de sinais. Tendo uma linguagem de programação incorporada, permite personalizá-la para qualquer trabalho que o engenheiro eletrônico precise. Quase todos os modems modernos, independentemente da finalidade, têm DSP instalado.
Neste projeto de diploma, iremos projetar um dispositivo que irá receber e transmitir dados por um canal de rádio, enquanto realiza a codificação e decodificação de informações usando um processador de sinal digital (DSP).
1. Visão geral analítica
1.1 Visão geral dos métodos de codificação - informações de decodificação
Para selecionar o caminho necessário para projetar um dispositivo, é necessário analisar métodos e meios modernos de codificação-decodificação de informações.
Desde o início, consideraremos maneiras de resolver a codificação-decodificação de informações. Para fazer isso, considere maneiras modernas modulação - demodulação do sinal.
Conforme mencionado acima, os modems modulam o sinal para transmissão por telefone ou canais de rádio, mas o sinal pode ser modulado de diferentes maneiras.
Modulação - alterando um ou mais parâmetros da portadora oscilação sinusoidal(amplitude, frequência, fase) de acordo com os valores informação binária transmitido pela fonte.
Os modems utilizam um tipo de modulação, a chamada "keying", em que os parâmetros modulados especificados podem ter apenas valores fixos de um determinado conjunto.
A modulação permite combinar o espectro do sinal de informação transmitido com a largura de banda do telefone ou canal de rádio. Em taxas de transmissão baixas (até 1200 bit / s), a modulação de frequência é usada em modems, cuja implementação nessas taxas é a mais simples. Em taxas de bits médias (1200 - 4800 bps), a modulação de diferença diferencial é usada com várias mudanças possíveis nas posições de fase de dois (1200 bps) a oito (4800 bps) (modulação de fase). Os valores de informação digital transmitidos estão contidos nos incrementos de fase entre os dados e o elemento de sinal modulado anterior. Em altas taxas de transmissão (> 4800 bit / s) e ao transmitir através de canais comutados com divisão de frequência de direções de transmissão, começando em 2400 bit / s, é usada a modulação de fase-amplitude combinada). Com esse tipo de modulação, a informação digital está contida tanto no valor da amplitude quanto nos incrementos de fase da frequência da portadora. Com a modulação de fase de amplitude e multi-posição, o número de posições possíveis do sinal modulado (ou o número de vetores de sinal) é mais do que dois. Nesse caso, um elemento do sinal modulado contém vários bits de informação digital (este número é igual ao logaritmo binário do número de vetores possíveis do sinal modulado).
Modulação de fase:
Ao usar a chamada codificação de mudança de fase relativa (PSK), ou seja, modulação, em que a fase da portadora assume apenas valores fixos de uma série valores permitidos(por exemplo, 0, 90, 180 e 270 graus), e a informação está embutida nas mudanças na fase da onda portadora. Com o conjunto de fases possíveis acima, cada mudança de fase corresponde a um certo valor dibit, ou seja, dois bits consecutivos de informação. Phase Shift Keying refere-se a técnicas de modulação bidirecional, ou seja, o espectro do sinal modulado está localizado simetricamente em relação à frequência da portadora, e a largura do espectro em Hz ao nível de 0,5 de seu valor na frequência da portadora é igual à velocidade linear da modulação, expressa em Baud. Os tipos mais comumente usados de chaveamento de fase em modems são chaveamento de fase relativa (OFM) / taxa de 1200 bit / s, duas posições de fase /, quatro posições (ou chaveamento de fase de quadratura / 2400 bit / s, quatro posições de fase / ) e oito posições (4800 bit / s, oito posições de fase). Algumas vezes na literatura, esses tipos de manipulação são chamados, respectivamente, de PRM (modulação de diferença de fase), DOPM (modulação de fase dupla) e TDFM (modulação de fase três vezes). Um novo aumento no número de posições a fim de aumentar a velocidade leva a uma diminuição acentuada na imunidade ao ruído, portanto, para mais altas velocidades Métodos combinados de modulação fase-amplitude começaram a ser usados.
Amplitude - modulação de fase:
Este tipo de modulação usa a manipulação simultânea de dois parâmetros da onda portadora: amplitude e fase para aumentar o throughput. Cada elemento possível do sinal modulado (vetor do sinal ou ponto do espaço do sinal) é caracterizado pelo valor da amplitude e da fase.
Para aumentar ainda mais a taxa de transmissão, o número de "pontos" do espaço do sinal modulado é aumentado em um múltiplo de dois. Atualmente, os modems usam métodos de modulação amplitude-fase com o número de posições de sinal possíveis até 256. Isso significa que a taxa de transferência de informações excede a taxa linear de modulação em até 7 vezes.
Para garantir a máxima imunidade a ruído, os pontos do espaço do sinal são colocados a uma distância igual do envelope de todos os pontos na forma de um quadrado (quadratura AM de 16 posições), octógono, etc. Um aumento no número de posições de sinal leva a uma rápida diminuição na imunidade ao ruído de recepção.
O uso de uma combinação de modulação com codificação "treliça" tornou-se um meio radical de garantir a transmissão imune a ruídos. Ao usar este método, alguma redundância é introduzida no espaço do sinal e, devido a isso, são criadas correlações entre os símbolos transmitidos. Por isso, com base na análise da sequência dos elementos recebidos do sinal modulado, é possível detectar e corrigir erros na recepção. Na prática, isso dá um aumento significativo na imunidade ao ruído de recepção.
Um tipo de modulação de fase de amplitude - quadratura AM de 16 posições (espaço de sinal de 4x4 pontos em forma de quadrado, os pontos são equidistantes um do outro e 4 pontos em cada quadrado) é usado em modems duplex.
Manipulação de mudança de frequência (FSK)
Os modems usam o chamado chaveamento de mudança de frequência, em que cada valor do bit de informação ("1" e "0") corresponde a uma certa frequência de um sinal senoidal.
As características espectrais dos sinais FSK permitem uma implementação relativamente simples de modems de até 1200 bps.
Modulação de deslocamento mínimo (MSK)
